JP2018003819A - 風力発電装置、風力発電ユニットおよび風力発電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペースで設置できるともに、周りの風の影響も受け難く、騒音も抑制でき、外観上も見映えのいい風力発電装置、風力発電ユニットおよび風力発電設備を提供する。【解決手段】風力発電ユニット１は、直方体枠状の収納ユニット２０と、この収納ユニットの内部に収納された風力発電装置３０とを備え、この風力発電装置３０は筒状体３１と、筒状体３１の内部に設けられた軸部２５と、筒状体３１の内部において、軸部３１に同軸かつ軸方向に複数設けられた羽根車３２とを備えている。また、風力発電設備５０は、風力発電ユニット１と、集風ユニット４０を備え、集風ユニット４０の排出口４５ａに風力発電ユニット１の先端面が接続されている。したがって、省スペースで設置できるともに、周りの風の影響も受け難く、騒音も抑制でき、外観上も見映えもよくなる。【選択図】図５

Description

本発明は、風力発装置、風力発電ユニットおよび風力発電設備に関する。

近年、環境意識の高まりから、再生エネルギー型発電装置として風力発電装置が注目されている。風力発電装置の一例として特許文献１に記載のものが知られている。
この風力発電装置は、複数の羽根がハブに取り付けられたロータを有する。ロータは、陸上または洋上に立設されたタワー上に位置するナセルに搭載される。この種の風力発電装置では、羽根が風を受けてロータが回転し、この回転がナセル内に収納された発電機に伝達され、発電機において電力が生成されるようになっている。

特開２０１３−１８１４９９号公報

しかしながら、前記従来の風力発電装置においては、ロータに大型の羽根を取り付ける構造であるため、スペースを多くとる必要があるばかりか、周りの風の影響も受易く、騒音の問題もある。また、羽根が露出しているため外観上の見映えもいいものとは言えない。さらに、羽根に当たった風を連続的に利用できないため、発電効率がよくないという問題もある。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、省スペースで設置できるともに、周りの風の影響も受け難く、騒音も抑制でき、外観上も見映えがよく、さらに効率的に発電できる風力発装置、風力発電ユニットおよび風力発電設備を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係る風力発電装置は、筒状体と、この筒状体の内部に当該筒状体の軸方向に沿って設けられた軸部と、前記筒状体の内部において、前記軸部に同軸かつ前記軸部の軸方向に複数設けられた羽根車とを備え、
前記羽根車は、前記軸部が挿通されることで、当該軸部に支持される筒状の支持部材と、この支持部材に軸受を介して軸回りに回転可能に設けられた回転体と、この回転体の外周部に設けられた複数の羽根とを備え、
前記支持部材と回転体とのうちの、いずれか一方に永久磁石が設けられ、他方にコイルが前記永久磁石と所定の隙間をもって設けられていることを特徴とする。

本発明おいては、筒状体の内部に複数の羽根車が設けられているので、筒状体の内部に風を流入させることで、効率よく羽根車を回転させて、永久磁石とコイルとの協働によって発電できる。このため、従来の風力発電装置に比して羽根を小さくできるので、省スペースで設置でき。また、筒状体によって、周りの風の影響も受け難く、騒音も抑制でき、外観上も見映えがいいものとなる。
また、羽根車は筒状体の内部に設けられているので、羽根車に当たる風（空気）が外方に逃げて風圧が下がることがなく、全ての羽根車に風が効率的に当たるので、効率的に発電できる。
また、羽根車は軸部に支持される支持部材と、この支持部材に軸受を介して回転可能に設けられかつ外周部に羽根が設けられた回転体とを備えているので、軸部に設けられる羽根車の数を容易に増減できる。したがって、風力や風量に応じて風力発電装置の能力を容易に調整できる。

また、本発明に係る風力発電ユニットは、直方体枠状の収納ユニットと、この収納ユニットの内部に収納された前記風力発電装置とを備え、
前記風力発装置の先頭の羽根車が前記収納ユニットの先端面側に位置していることを特徴とする。

本発明においては、風力発電装置が収納ユニットの内部に収納されているので、この収納ユニットによって風力発電装置を保護できるともに、容易に所望の場所に設置でき、さらに、風力発電装置の搬送や設置現場での取り扱いも容易となる。
また、風力発電装置の先頭の羽根車が収納ユニットの先端面側に位置しているため、この先端面から風を受け入れて筒状体の内部に容易に流入させて、羽根車を回転させることができる。
さらに、収納ユニットを積み重ねたり、横方向に連結することによって、風力発電ユニットの設置数や設置位置を容易に調整できる。

また、本発明に係る風力発電設備は、少なくとも１以上の前記風力発電ユニットと、風を受け入れて集風して排出口から排出する集風ユニットとを備えた風力発電設備であって、
前記排出口に、前記風力発電ユニットの収納ユニットの先端面が接続されていることを特徴とする。

本発明においては、集風ユニットの排出口に風力発電ユニットの収納ユニットの先端面が接続されているので、集風ユニットに取り込んだ風を集風して排出口から排出し、この排出した風を収納ユニットの先端面から筒状体の内部に流入させることがきる。したがって、風を効率的に風力発電装置に供給して、発電することができる。

また、本発明の前記構成において、前記集風ユニットは、前面側から取り込んだ風を前記排出口が設けられている後面側に集風する集風部を備え、
前記排出口は前記集風部の前面の上端より下方に設けられ、
前記集風部は前記前面側から前記後面側に向かうほど流路断面積が小さくなっていることが好ましい。

このような構成によれば、集風部の前面側で自然環境の風体積の流れを削って（風削り）、後面側に集風して送る。そして、排出口が集風部の前面の上端より下方に設けられ、集風部は集風ユニットの前面側から後面側に向かうほど流路断面積が小さくなっているので、風の高さを下げて、平常圧の風の体積を高密度高圧に絞ったうえで、排出口から排出できる。排出口から排出された風は高密度高圧になるとともに整流となるので、この流れを筒状体の内部に導いて当該内部に同軸に複数設けられている羽根車に連続的に当てて、当該羽根車を回転させることで、より効率的に発電することができる。

また、本発明の前記構成において、前記集風ユニットは、複数の棒状の構造材によって組み立てられた支持枠と、この支持枠に支持された前記集風部とを備え、
前記支持枠は、前記集風ユニットの前部を構成する直方体枠状の前枠部と、前記集風ユニットの後部を構成し、かつ前記前枠部より上下左右の長さが短い後枠部とを備え、
前記後枠部の後面側に設けられた前記排出口に前記収納ユニットの先端面が接続され、
前記後枠部は、その上面が前記前枠部の上面より下方に位置し、その側面が前記前枠部の側面より内側に位置するようにして、前記前枠部に連結され、
前記集風部は、前記前枠部に、前記後枠部の前面に向かうようにして取り付けられた複数の前集風板と、前記後枠部に、前記排出口に向かうようにして取り付けられた複数の後集風板とを備えていてもよい。

このような構成によれば、支持枠が複数の棒状の構造材によって組み立てられたものであるので、使用する構造材の本数を増減することによって、支持枠の大きさを調整できる。
また、後枠部は、その上面が前枠部の上面より下方に位置し、その側面が前枠部の側面より内側に位置するようにして、前枠部に連結されており、前枠部に、複数の前集風板が後枠部の前面に向かうようにして取り付けられ、後枠部に、複数の後集風板が排出口に向かうようにして取り付けられているので、集風部に取り込んだ風を確実に、前集風板から後集風板に向けて流して下側に位置する排出口から排出できる。つまり、集風部から取り入れた風を下側に位置する排出口から排出できるので、風力発電ユニットを例えば、地面またはそこに近い場所に設置できる。

本発明によれば、従来の風力発電装置に比して羽根を小さくできるので、省スペースで設置でき。また、筒状体によって、周りの風の影響も受け難く、騒音も抑制でき、外観上も見映えがよく、さらに効率的に発電できる。
また、収納ユニットによって風力発電装置を保護できるともに、容易に所望の場所に設置でき、さらに、風力発電装置の搬送や設置現場での取り扱いも容易となる。
さらに、収納ユニットを積み重ねたり、横方向に連結することによって、風力発電ユニットの設置数や設置位置を容易に調整できる。
また、集風ユニットに取り込んだ風を集風して排出口から排出し、この排出した風を収納ユニットの先端面から筒状体の内部に流入させることがきるので、風を効率的に風力発電装置に供給して、発電することができる。

本発明の実施の形態に係る風力発電ユニットを示すもので、その斜視図である。 同、内部を示す斜視図である。 同、羽根車の斜視図である。 同、羽根車の断面図である。 本発明の実施の形態に係る風力発電設備を示すもので、斜め後方から見た斜視図である。 同、側面図である。 同、正面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る風力発電ユニット１を示す斜視図、図２は、風力発電ユニット１の内部を示す斜視図である。
図１および図２に示すように、風力発電ユニット１は、直方体枠状の収納ユニット２０と、この収納ユニット２０内に収納された風力発電装置３０とを備えている。
収納ユニット２０は、４本の棒状の構造材２１ａと、８本の棒状の構造材２１ｂとを構造材用継手２２によって接続することによって組み立てられた直方体枠状の枠体２３と、この枠体２３の内側に構造材２１ａに対して傾斜して配置された補強用の複数の構造材２１ｃとによって構成されている。

構造材２１ａ〜２１ｃはそれぞれ断面形状が等しい角パイプで形成されており、最も長い４本の構造材２１ａが枠体２３の４つの長辺を構成しており、最も短い８本の構造材２１ｂが４本の構造材２１ａの端部間に配設されている。
構造材用継手２２は、棒状の構造材２１ａ，２１ｂを接続するためのもので、当該構造材２１ａ，２１ｂの端部を挿入固定可能な３本の継手部材２２ａを備えている。各継手部材２２ａは正四角筒状に形成されており、それらの基端部は例えば溶接や接着等によって互いに結合されている。また、３本の継手部材２２ａは互いに直角に配置されており、これら継手部材２２ａどうしが補強部材２２ｂによって連結されている。

このような継手部材２２ａは、収納ユニット２０の８つの角部にそれぞれ配置されるとともに、これら構造材用継手２２によって複数の構造材２１ａ，２１ｂが直方体状に接続されることによって、収納ユニット２０が組み立てられている。
また、４本の構造材２１ａを構造材用継手２２によって正方形枠が構成され、この正方形枠が枠体２３の端面を構成している。図１において、右側の正方形枠が枠体２３の先端面を構成し、左側の正方形枠が枠体２３の後端面を構成している。

構造材２１ｃは、構造材２１ａに対して傾斜し、かつ風力発電装置３０の外殻を構成する円筒状の筒状体３１を貫通して配置されており、その一端部は構造材２１ａに固定され、他端部は風力発電装置３０の後述する支持部材３３または軸部２５に固定されている。また、構造材２１ｃは、収納ユニット２０の先端面視において略Ｘ字形に配置されており、その交点部によって支持部材３３または軸部２５が支持されている。

風力発電装置３０は、図１〜図４に示すように、円筒状の筒状体３１と、この筒状体３１の内部に当該筒状体３１の軸方向に沿って設けられた軸部２５と、筒状体３１の内部において、軸部２５に同軸かつ軸部２５の軸方向に複数設けられた羽根車３２とを備えている。
羽根車３２は、図３および図４に示すように、軸部２５が挿通されることで、当該軸部２５に支持される円筒状の支持部材３３と、この支持部材３３に軸受３４を介して軸回りに回転可能に設けられた円筒状の回転体３５と、この回転体３５の外周部に設けられた複数の羽根３６とを備えている。

支持部材３３は、回転体３５より軸方向の長さが長くなっている。また、支持部材３３の一端（図４において左端）は回転体３５の一端より左方に突出しており、支持部材３３の他端（図４において右端）は回転体３５の他端とほぼ面一となっている。このような支持部材３３には軸部２５が挿通され、この軸部２５に支持部材３３が固定されている。
回転体３５の両端部の内周面には、それぞれ軸受３４の外輪が嵌め込まれ、内輪は支持部材３３の外周面に嵌め込まれている。したがって、回転体３５は軸受３４，３４に支持されて軸回りに回転可能となっている。
羽根３６は、回転体３５の軸に対して傾斜し、かつ周方向に等間隔で配置されており、回転体３５の先端側から風を受けることによって、回転体３５とともに回転するようになっている。

また、回転体３５の内周面には、永久磁石３７が設けられている。一方、支持部材３３の外周面には、凹部３３ａが周方向に沿って延在して形成されており、この凹部３３ａに円筒状のコイル３８が永久磁石３７と所定の隙間をもって設けられている。
そして、風によって羽根車３２とともに回転体３５が回転することで、永久磁石３７が回転し、この永久磁石３７とコイル３８との協働によって発電するようになっている。
なお、発電された電気はコイル３８から取り出されてバッテリーに蓄電されたり、直接使用されるようになっている。また、軸部２５には複数の羽根車３２が設けられるので、各羽根車３２の永久磁石３７とコイル３８との協働によって発電し、この電気がバッテリーに蓄電されたり、直接使用されるようになっている。

このような羽根車３２は、軸部２５に複数取り付けられるが、支持部材３３の一端が回転体３５の一端より突出しているので、軸方向に隣り合う羽根車３２，３２の羽根３６，３６どうしは互いに干渉しないようになっている。つまり、隣り合う羽根車３２，３２において、一方の羽根車３２の支持部材３３の突出している一端に、他方の羽根車３２の突出していない他端が当接することによって、隣り合う羽根車３２，３２の羽根３６，３６どうしが互いに干渉しない間隔が設けられる。
また、図１および図２に示すように、収納ユニット２０の内部に収納された風力発電装置３０は、その先頭の羽根車３２が収納ユニット２０の先端面側（図１および図２において右端面側）に位置し、末尾の羽根車３２が収納ユニット２０の後端面側（図１および図２において左端面側）に位置している。つまり、収納ユニット２０の内部にはその長手方向（軸方向）に沿って可能な限りの数の羽根車３２が同軸に収納されている。

図５は、上述したような風力発電ユニット１と集風ユニット４０とを備えた風力発電設備５０を斜め後方から見た斜視図、図６は同側面図、図７は同正面図である。
図５〜図７に示すように、風力発電設備５０は、４個の風力発電ユニット１を備えている。これら風力発電ユニット１は、上下左右に２個ずつ連結され、合計４個の風力発電ユニット１によって構成されている。４個の風力発電ユニット１を連結するには、その収納ユニット２０の構造材用継手２２どうしを結合したり、互いに当接する構造材２１ａ，２１ａどうし、構造材２１ｂ，２１ｂどうしを結合することによって、行えばよい。このような結合はボルト締めが好ましいが、溶接等によって行ってもよい。
なお、本実施の形態では、風力発電ユニット５０は、４個の風力発電ユニット１を備えているが、風力発電ユニット１の数は、必要とされる電力によって適宜決定すればよい。

集風ユニット４０は、複数の棒状の構造材４１によって組み立てられた支持枠４２と、この支持枠に支持された集風部４３とを備えている。
支持枠４２は、集風ユニット４０の前部を構成する直方体枠状の前枠部４４と、集風ユニット４０の後部を構成し、かつ前枠部４４より上下左右の長さが短い後枠部４５とを備えている。

前枠部４４は、角パイプで形成された複数の構造材４１を構造材用継手２２によって接続することによって、直方体枠状に形成されている。構造材４１の断面形状は等しいが、使用される部位によってその長さが異なっている。
後枠部４５は、前枠部４４で使用した構造材４１と同様の複数の構造材４１を構造材用継手２２によって接続することによって、直方体枠状に形成されている。しかし、後枠部４５は前枠部４４で使用した長尺な構造材４１ａ（４１）は使用せず、当該構造材４１ａ（４１）より短い構造材４１ｂ（４１）を構造材用継手２２によって接続することによって、形成されている。

また、後枠部４５は、その上面が前枠部４４の上面より構造材４１ａの長さ分だけ下方に位置し、その側面が前枠部４４の側面より構造材４１ａの長さの分だけ内側に位置するように配置されたうえで、前枠部４４の背面に連結されている。後枠部４５を前枠部４４に連結する場合、後枠部４５の前面側に設けられている構造材用継手２２を、前枠部４４の背面側の中央部下側に設けられている構造材用継手２２に結合したり、後枠部４５の前面側に設けられている構造材４１ｂを、前枠部４４の背面側の中央部下側に設けられている構造材４１ｂに結合することによって行えばよい。このような結合はボルト締めが好ましいが、溶接等によって行ってもよい。
また、後枠部４５の背面には、集風部４３によって集風された風を排出するための排出口４５ａが集風部４３の前面の上端より下方に設けられている。この排出口４５ａは、後枠部４５の背面の中央部下側に設けられた複数の構造材４１ｂとこれらを接続する構造材用継手２２によって構成された４つの正方形枠の内側によって構成されている。

また、図示は省略するが、この排出口４５ａにフィルターを設け、このフィルターによって、排出口４５ａから排出される風（空気）からゴミや埃等の異物を捕集するようにしてもよい。フィルターを設ける場合、排出口４５ａを全体的に覆うようにして設けてもよいし、複数の構造材４１ｂとこれらを接続する構造材用継手２２によって構成された４つの正方形枠の内側をそれぞれ覆うようにして設けてもよい。
また、フィルターは風力発電ユニット１の収納ユニット２０にその先端面を覆うようにして設けてもよい。

集風部４３は、前枠部４４に、後枠部４５の前面に向かうようにして取り付けられた複数の樹脂製の前集風板４６と、後枠部４５に、排出口４５ａに向かうようにして取り付けられた複数の樹脂製の後集風板４７とを備えている。これら前集風板４６および後集風板４７は、水分を吸収可能な樹脂製の平板で形成されており、水分を吸収することによって、自重を大きくすることが可能となっている。
なお、前集風板４６および後集風板４７は、樹脂製の平板に限らず膜で形成してもよい。

前集風板４６は、前枠部４４の上段側、すなわち後枠部４５より高い部分に設けられた複数（４枚）の矩形板状の前集風板４６ａと、これら前集風板４６ａの両脇にそれぞれ設けられた２枚ずつの三角形板状の前集風板４６ｂ，４６ｃと、前枠部４４の下段側でかつ後枠部４５より左右外側にそれぞれ設けられた上下３枚ずつの前集風板４６ｄとの三種類を備えている。

そして、前集風板４６ａ〜４６ｄは、前枠部４４に、後枠部４５の前面に向かうようにして取り付けられている。すなわち、前集風板４６ａの先端縁は前枠部４４の前面の上端縁に固定され、後端縁は前枠部４４の背面の上から２段目の構造材４１ｂまたは後枠部４５の前面の上端縁に固定されている。
また、前集風板４６ｂの先端縁は前枠部４４の前面の上端縁に固定され、後端の頂点は前枠部４４の背面の左右からそれぞれ２本目の構造材４１ａの下端部または後枠部４５の前面の上端角部に固定されている。
また、前集風板４６ｃの先端縁は前枠部４４の前面の縦縁に固定され、後端の頂点は前枠部４４の背面の左右からそれぞれ２本目の構造材４１ａの下端部または後枠部４５の前面の上端角部に固定されている。
さらに、前集風板４６ｄの先端縁は前枠部４４の前面の縦縁に固定され、後端縁は前枠部４４の背面の左右から２本目の構造材４１ｂまたは後枠部４５の前面の縦縁に固定されている。

後集風板４７は、後枠部４５の上段側に設けられた２枚の矩形板状の後集風板４７ａと、これら後集風板４７ａの両脇にそれぞれ設けられた２枚ずつの三角形板状の後集風板４７ｂ，４７ｃと、後枠部４５の下段側でかつ前記排出口４５ａより左右外側にそれぞれ設けられた上下２枚ずつの後集風板４７ｄとの三種類を備えている。

そして、後集風板４７ａ〜４７ｄは、後枠部４５に、後枠部４５の排出口４５ａに向かうようにして取り付けられている。すなわち、後集風板４７ａの先端縁は後枠部４５の前面の上端縁に固定され、後端縁は後枠部４５の排出口４５ａの上端縁に固定されている。
また、後集風板４７ｂの先端縁は後枠部４５の前面の上端縁に固定され、後端の頂点は排出口４５ａの上端角部に固定されている。
また、後集風板４７ｃの先端縁は後枠部４５の前面の縦縁に固定され、後端の頂点は排出口４５ａの上端角部に固定されている。
さらに、後集風板４７ｄの先端縁は後枠部４５の前面の縦縁に固定され、後端縁は排出口４５ａの縦縁に固定されている。

また、前集風板４６ａ，４６ｂは水平面に対して６０度の角度で傾斜しており、後集風板４７ａ，４７ｂは水平面に対して４５度の角度で傾斜している。さらに、前集風板４６ｃ，４６ｄは集風ユニット４０の前面に対して６０度の角度で傾斜しており、後集風板４７ａ，４７ｂは集風ユニット４０の前面に対して４５度の角度で傾斜している。
したがって、集風ユニット４０の前面で広い範囲で風（空気）を取り込んで、排出口４５ａに向けてスムーズに流すようになっている。

このような構成によって、集風部４３は、前面側から取り込んだ風を排出口４５ａが設けられている後面側に集風して、排出口４５ａから排出するようになっている。また、集風部４３においては、前集風板４６が前枠部４４の前面から後枠部４５の前面に向けて窄まるように傾斜し、後集風板４７が後枠部４５の前面から排出口４５ａに向けて窄まるように傾斜しているので、前面側から後面側の排出口４５ａに向かうほど流路断面積が小さくなっている。
そして、この排出口４５ａに、風力発電ユニット１の収納ユニット２０の先端面が接続されている。

このような風力発電設備５０は、例えば、地面、建物の屋上や屋根等に設置される。この場合、集風ユニット４０と、下側の２個の風力発電ユニット１，１とを地面、建物の屋上の床面、屋根等に水平に、かつ、集風ユニット４０の前面を風が吹いてくる方向に向けて設置する。
また、集風ユニット４０と風力発電ユニット１とを切り離したうえで、集風ユニット４０の排出口４５ａと風力発電ユニット１の先端面とを可撓性を有する筒状部材で接続し、さらに地面の一部を掘削することによって、当該地面に凹所を設け、この凹所に風力発電ユニット１を設置してもよい。この場合、風力発電ユニット１の後方に、当該風力発電ユニット１の後端面から排出された風を逃がす凹溝等を地面に設けるのが好ましい。

風力発電ユニット１は集風ユニット４０の背面側でかつ下側に設けられているので、集風ユニット４０によって集風された風は集風部４３で流速を上げられたうえで、集風ユニット４０の排出口４５ａから排出される。そして、この排出された風は風力発電ユニット１の先端面から入り込んで、羽根車３２を回すので、永久磁石３７とコイル３８との協働によって発電する。

また、本実施の形態に係る風力発電ユニット１を所定の数だけ単独で上述した場所に設置してもよい。集風ユニット４０を備えていない風力発電ユニット１は、風力発電設備５０に比してコンパクトであるので、例えば、ビルとビルの間等のビル風が吹く場所やトンネルの上部壁面に設置するのに好適である。

以上のように、本実施の形態に係る風力発電ユニットによれば、筒状体３１の内部に複数の羽根車３２が設けられているので、筒状体３１の内部にその先端面から風を流入させることで、効率よく羽根車３２を回転させて、永久磁石３７とコイル３８との協働によって発電できる。このため、従来の風力発電装置に比して羽根を小さくできるので、省スペースで設置できる。
また、羽根車３２は筒状体３１の内部に設けられているので、羽根車３２に当たる風（空気）が外方に逃げて風圧が下がることがなく、全ての羽根車３２に風が効率的に当たるので、効率的に発電できる。
また、筒状体３１によって、周りの風の影響も受け難く、騒音も抑制でき、外観上も見映えがいいものとなる。なお、本実施の形態では、筒状体３１は円筒状としたが、これに限ることはない。例えば、筒状体３１は、筒状であれば、４角筒状以上の多角筒状、楕円筒状、長円筒状であってもよい。また、筒状体３１は直線状に限ることなく、曲線状のものであってもよい。このようにすれば、風の流れの方向を主動的に曲げて、大都市内の汚染空気を所望の場所に吹き飛ばすこともできる。
また、筒状体の内部にその軸方向に延在する複数の軸部を設け、各軸部にそれぞれ複数の羽根車３２を設けてもよい。

また、羽根車３２は軸部２５に支持される支持部材３３と、この支持部材３３に軸受３４を介して回転可能に設けられかつ外周部に羽根３６が設けられた回転体３５とを備えているので、軸部２５に設けられる羽根車３２の数を容易に増減できる。したがって、風力や風量に応じて風力発電装置３０の能力を容易に調整できる。

また、本実施の形態に係る風力発電ユニットによれば、風力発電装置３０が収納ユニット２０の内部に収納されているので、この収納ユニット２０によって風力発電装置３０を保護できるともに、容易に所望の場所に設置でき、さらに、風力発電装置３０の搬送や設置現場での取り扱いも容易となる。
また、風力発電装置３０の先頭の羽根車３２が収納ユニット２０の先端面側に位置しているため、この先端面から風を受け入れて筒状体３１の内部に容易に流入させて、羽根車３２を回転させることができる。
さらに、収納ユニット２０を積み重ねたり、横方向に連結することによって、風力発電ユニット１の設置数や設置位置を容易に調整できる。

また、本実施の形態に係る風力発電設備５０によれば、集風ユニット４０の排出口４５ａに風力発電ユニット１の収納ユニット２０の先端面が接続されているので、集風ユニット４０に取り込んだ風を集風して排出口４５ａから排出し、この排出した風を収納ユニット２０の先端面から筒状体３１の内部に流入させることがきる。したがって、風を効率的に風力発電装置３０に供給して、発電することができる。

また、集風部４３の前面側で自然環境の風体積の流れを削って（風削り）、後面側に集風して送る。そして、排出口４５ａが集風部４３の前面の上端より下方に設けられ、集風部４３は集風ユニット４０の前面側から後面側に向かうほど流路断面積が小さくなっているので、風の高さを下げて、平常圧の風の体積を高密度高圧に絞ったうえで、排出口４５ａから排出できる。排出口４５ａから排出された風は高密度高圧になるとともに整流となるので、この流れを筒状体３１の内部に導いて当該内部に同軸に複数設けられている羽根車３２に連続的に当てて、当該羽根車３２を回転させることで、より効率的に発電することができる。
また、羽根車３２の回転によって、エアーコンプレッサを回して、圧縮空気を高圧タンクに貯留して、圧縮空気車に使用でき、また、酸素圧縮機を回して、酸素タンクに貯留できる。
さらに、排出口４５ａにフィルターを設けることによって、集風部４３で取り込んだ風（空気）中に含まれるゴミや埃等の異物を除去することができるので、発電とともに空気の浄化も行える。
また、集風ユニット４０を風力発電ユニット１と切り離して使用することもできる。この場合、集風ユニット４０の集風部４３の排出口にエアーフィルターを設けて、湿気を集めることで、雨水が少ない島等において飲料水を製造することもできる。さらに、風の水分を取ることによって、台風の勢力を弱めることもできる。

また、集風ユニット４０の支持枠４２が複数の棒状の構造材４１によって組み立てられたものであるので、使用する構造材４１の本数を増減することによって、支持枠４２の大きさを調整できる。
また、後枠部４５は、その上面が前枠部４４の上面より下方に位置し、その側面が前枠部４４の側面より内側に位置するようにして、前枠部４４に連結されており、前枠部４４に、複数の前集風板４６（４６ａ〜４６ｄ）が後枠部４５の前面に向かうようにして取り付けられ、後枠部４５に、複数の後集風板４７（４７ａ〜４７ｄ）が排出口４５ａに向かうようにして取り付けられているので、集風部４３に取り込んだ風を確実に、前集風板４６から後集風板４７に向けて流して下側に位置する排出口４ａから排出できる。つまり、集風部４３で取り入れて集風した風を下側に位置する排出口４５ａから排出できるので、風力発電ユニット１を例えば、地面またはそこに近い場所に設置できる。
さらに、前集風板４６（４６ａ〜４６ｄ）および後集風板４７（４７ａ〜４７ｂ）は水分を吸収することによって、自重を大きくすることが可能となっているので、例えば台風等の際において、前集風板４６（４６ａ〜４６ｄ）および後集風板４７（４７ａ〜４７ｂ）は水分を吸収することによって重くなるので、風力発電設備５０が台風の風に耐え得るものなる。

また、比較的重量の大きい風力発電ユニット１が集風ユニット４０の背面側下部に設けられたうえで地面に設置されているので、集風ユニット４０を安定的に設置できるとともに、風力発電ユニット１内の風力発電装置３０のメンテナンス等を容易に行える。

また、風力発電設備５０をモータ等の駆動源によって回転可能な回転テーブル等に設置し、駆動源に風力発電装置３０で発電された電気を供給することによって、回転テーブルによって風力発電設備５０を鉛直軸回りに回転させるとともに、回転角度を制御可能に構成してもよい。これによって、風力発電設備５０を、その集風ユニット４０の前面が風の吹く方向に向かうように回転制御できるので、効率的に発電できる。

１ 風力発電ユニット
２０ 収納ユニット
２５ 軸部
３０ 風力発電装置
３１ 筒状体
３２ 羽根車
３３ 支持部材
３４ 軸受
３５ 回転体
３６ 羽根
３７ 永久磁石
３８ コイル
４０ 集風ユニット
４１ 構造材
４２ 支持枠
４３ 集風部
４４ 前枠部
４５ 後枠部
４５ａ 排出口
４６ 前集風板
４７ 後集風板
５０ 風力発電設備

本発明は、風力発電装置、風力発電ユニットおよび風力発電設備に関する。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、省スペースで設置できるともに、周りの風の影響も受け難く、騒音も抑制でき、外観上も見映えのいい風力発電装置、風力発電ユニットおよび風力発電設備を提供することを目的とする。

また、本発明に係る風力発電ユニットは、直方体枠状の収納ユニットと、この収納ユニットの内部に収納された前記風力発電装置とを備え、
前記風力発電装置の先頭の羽根車が前記収納ユニットの先端面側に位置していることを特徴とする。

Claims (5)

1. 筒状体と、この筒状体の内部に当該筒状体の軸方向に沿って設けられた軸部と、前記筒状体の内部において、前記軸部に同軸かつ前記軸部の軸方向に複数設けられた羽根車とを備え、
   前記羽根車は、前記軸部が挿通されることで、当該軸部に支持される筒状の支持部材と、この支持部材に軸受を介して軸回りに回転可能に設けられた回転体と、この回転体の外周部に設けられた複数の羽根とを備え、
   前記支持部材と回転体とのうちの、いずれか一方に永久磁石が設けられ、他方にコイルが前記永久磁石と所定の隙間をもって設けられていることを特徴とする風力発電装置。
2. 直方体枠状の収納ユニットと、
   この収納ユニットの内部に収納された請求項１に記載の風力発電装置とを備え、
   前記風力発装置の先頭の羽根車が前記収納ユニットの先端面側に位置していることを特徴とする風力発電ユニット。
3. 少なくとも１以上の請求項２に記載の風力発電ユニットと、風を受け入れて集風して排出口から排出する集風ユニットとを備えた風力発電設備であって、
   前記排出口に、前記風力発電ユニットの収納ユニットの先端面が接続されていることを特徴とする風力発電設備。
4. 前記集風ユニットは、前面側から取り込んだ風を前記排出口が設けられている後面側に集風する集風部を備え、
   前記排出口は前記集風部の前面の上端より下方に設けられ、
   前記集風部は前記前面側から前記後面側に向かうほど流路断面積が小さくなっていることを特徴とする請求項３に記載の風力発電設備。
5. 前記集風ユニットは、複数の棒状の構造材によって組み立てられた支持枠と、この支持枠に支持された前記集風部とを備え、
   前記支持枠は、前記集風ユニットの前部を構成する直方体枠状の前枠部と、前記集風ユニットの後部を構成し、かつ前記前枠部より上下左右の長さが短い後枠部とを備え、
   前記後枠部の後面側に設けられた前記排出口に前記収納ユニットの先端面が接続され、
   前記後枠部は、その上面が前記前枠部の上面より下方に位置し、その側面が前記前枠部の側面より内側に位置するようにして、前記前枠部に連結され、
   前記集風部は、前記前枠部に、前記後枠部の前面に向かうようにして取り付けられた複数の前集風板と、前記後枠部に、前記排出口に向かうようにして取り付けられた複数の後集風板とを備えていることを特徴とする請求項４に記載の風力発電設備。

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